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Arco-íris sobre a Igreja da Penha

No dia primeiro de abril, parte da cidade foi brindada com um belo arco-íris no começo da manhã. Moradores de vários bairros relataram a ocorrência desse que é um dos mais belos fenômenos da natureza. Apesar da beleza, ele recebe pouca atenção das pessoas. Além disso, não é um fenômeno comum.

O deste dia, em particular, foi especial pela sua extensão e seu brilho, conforme pode ser percebido na imagem abaixo, obtida pelo meu filho da janela de nossa casa.

Arco-íris registrado às 7h23min, do dia 1º de abril de 2017. Local: Olaria – Rio de Janeiro/RJ. Crédito: Matheus Gonçalves Pereira

Na imagem acima, vemos a Igreja da Penha, um ícone da Cidade do Rio de Janeiro, uma espécie de cartão de visita. Se você está chegando ou partindo do aeroporto do Galeão, passando pela Linha Vermelha ou Avenida Brasil, é um marco no horizonte. Localizada sobre uma enorme rocha, a Igreja da Penha é uma referência diária para moradores da região, como eu, ao anunciar a proximidade de casa após um dia de trabalho. Aliás, é mais que isso. Ela é inspiração recorrente para fotografias que obtenho da janela de minha casa.

Crédito: Matheus Gonçalves Pereira e Paulo Pereira

Muitas vezes, por conta da correria do dia a dia, este símbolo da cidade passa desapercebido, assim como o arco-íris. Quando você vê um arco-íris, sabe que ele está lá, porém não consegue chegar nele, nem ao seu final. Por isso, em algumas culturas ganhou contornos míticos, sendo considerado uma “ponte” entre o céu e o paraíso, que só podia ser atravessada por deuses. Mas, afinal, o que é e como ocorre um arco-íris?

Para que ocorra o arco-íris, precisamos de luz e água. Ah, e um pouco de física. Trata-se de uma excelente demonstração do fenômeno de dispersão da luz e evidência clara de que a luz visível é composta de um espectro de cores. Para que possamos ver o arco-íris, o Sol precisa estar nas nossas costas e próximo ao horizonte, enquanto que na nossa frente, uma região da atmosfera cerca de 40° de altura, deve conter gotas de água em suspensão.

Desde o século 17, graças ao trabalho de Newton, sabemos que a luz que enxergamos do Sol é composta por um espectro de cores, cada uma com um comprimento de onda.

Dispersão da luz solar ao passar pelo prisma. Limites da faixa de comprimentos de onda estão indicados

Num dia nublado, o céu fica carregado de gotas de água e eventualmente chove. Nas condições adequadas cada uma das gotas faz a sua parte na fábrica de arco-íris, de maneira parecida com a do prisma. 

Caminho da luz dentro de uma gota de água (de cima para baixo). Ao entrar na gota, a luz branca sofre refração (passagem do ar – meio menos denso, para a água – meio mais denso). Dentro da gota, sofre reflexão e, finalmente, na saída, sofre outra refração (do meio mais denso para o menos denso)

Cores (comprimentos de onda) diferentes desviam em diferentes ângulos ao passarem de um meio para outro (refração). Isso faz com que a luz branca se separe nas cores. Dentro da gota as cores sofrem reflexão, para então, na saída, sofrerem outra refração. A maioria dos raios que deixam a gota de água estão entre 40° (violeta) e 42° (vermelho), e são os responsáveis por produzir o arco colorido bem brilhante. Assim, dentro da gota ocorrem duas refrações e uma reflexão.

Quantas gotas são necessárias para fazer um arco-íris? Um montão! Uma vez que cada cor sai por um ângulo diferente, enquanto uma gota envia a cor vermelha para o seu olho, outra gota envia a cor violeta e o mesmo ocorre para todas as cores entre elas.

Por que o arco-íris tem essa forma? Nossos olhos estão bem no vértice de um enorme meio-cone de luz. Isso acontece porque os raios de luz do Sol que partem bem de trás da gente e atingem as gotas voltam exatamente para onde estamos. Ninguém vê exatamente o mesmo arco-íris que você!

No caso da primeira foto deste post, tivemos muita sorte, pois o arco ia de ponta a ponta sem interrupção e ainda foi possível ver o arco-íris secundário (preste bem atenção, está lá). Ele é produzido quando ocorre uma reflexão extra dentro da gota de água. Como parte da luz se perde cada vez que interage com a borda da gota, o arco-íris secundário é bem mais fraco do que o primeiro. Além disso, ele surge mais alto no céu porque a luz deixa cada gota num ângulo maior (entre 50° e 53°) e, portanto, são originados de gotas mais altas. Além disso, por conta da segunda reflexão no interior da gota, as cores são reversas. Legal, não é?

Caminho da luz dentro da gota de água na formação do arco-íris secundário

Aproveitei ao máximo a oportunidade e filmei também. Veja abaixo:

Apesar de não serem comuns no céu, qualquer um pode fazer um arco-íris “caseiro” e divertir a criançada.

Da próxima vez que vir um arco-íris, lembre-se: mesmo que não haja um pote de ouro no seu final, ninguém mais pode ver o mesmo arco-íris que você. Portanto, aproveite a chance e, se puder, registre o evento para que possa mostrar para seus amigos e familiares.